酶促高酸价米糠油制备甘一酯和甘二酯油脂

论文摘要

本文以高酸价米糠油为原料，在无溶剂及溶剂体系下分别进行了酶法制备甘一酯的研究；以自制甘一酯为原料，溶剂体系下酶法制备甘二酯油脂，并对甘一酯的结晶动力学进行了研究。脂肪酶催化高酸价米糠油（酸价28.45mgKOH/g）制备甘一酯，整个体系以油脂甘油解反应为主，游离脂肪酸酯化与甘油解反应同时发生，但是酯化反应更快于甘油解。通过单因素实验和正交实验，得出了制取甘一酯的最佳工艺条件。无溶剂体系下①Lipozyme435：在底物物质的量比1:3、加酶量5%（占油脂质量百分比）、反应时间8h、反应温度80℃的条件下，甘一酯的产率21.39%。②Lipozyme TL IM：在底物物质的量比1:1、反应时间9h、反应温度40℃、加酶量14%（占油脂质量百分比），甘一酯的产率11.51%。③Lipozyme TL IM酶与435酶联合：底物物质的量比1:3、反应时间7h、反应温度80℃，TL IM/435酶比例3:2（酶总量为油脂质量的6%）；甘一酯的产率19.71%。在加酶量相同情况下，Lipozyme TL IM酶与435酶联合催化高酸价米糠油制备甘一酯的反应，与单独使用435酶（第2.3节最佳单因素时MG产率19.38%）相比，甘一酯产率相差很小，说明了在催化高酸价米糠油制备甘一酯的研究中，两种酶联合产生的是协同效应，且大大降低了生产成本。溶剂体系下，Lipozyme435酶：底物物质的量比1:6、油脂:叔丁醇1:2（m/v）、加酶量7%（占油脂质量百分比）、反应时间6h、反应温度50℃，甘一酯的产率66.82%。分子蒸馏后甘一酯的纯度高达98.56%。溶剂体系下，通过单因素实验和响应面设计，得到Lipozyme RM IM催化甘一酯制备甘二酯的最佳工艺条件：反应时间4h，正己烷:甘一酯5:1（v/m），反应温度52℃，加酶量14.7%（占甘一酯质量百分比），甘二酯的最大产率74.08%。分子蒸馏后甘二酯含量87.03%，甘三酯11.99%，满足甘二酯油脂要求。用差式扫描量热仪（DSC）对甘一酯进行了非等温结晶动力学研究，结果表明甘一酯的结晶放热峰为双峰，随着降温速率的减慢，结晶所用的时间变长，结晶峰向高温移动，高温结晶峰的结晶量减少，低温结晶峰的结晶量增加，而结晶总量是增加的。并用Takhor方程和Kissinger方程得到了甘一酯的非等温结晶活化能，高温结晶的活化能分别为-246.74kJ/mol和-251.64kJ/mol；低温结晶活化能分别为-99.30kJ/mol和-103.63kJ/mol。且用莫志深法对甘一酯的结晶动力学机理进行了研究，得到高温峰a值为1.43-1.90，F（T）值为0.77-1.28；低温峰a值为1.20-1.50，F（T）值为1.12-1.60。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 甘一酯的国内外研究状况
• 1.2.2 甘二酯的国内外研究现状
• 1.3 课题的立题目的和意义
• 1.4 研究内容
• 第二章 无溶剂体系下酶法制备甘一酯
• 2.1 实验材料与方法
• 2.1.1 实验材料与试剂
• 2.1.2 主要实验仪器
• 2.1.3 油脂理化指标分析
• 2.1.4 产物中甘油酯的分析方法[53]
• 2.1.5 谷维素含量的测定方法[54]
• 2.2 脂肪酶的选择
• 2.2.1 脂肪酶催化制备甘一酯方法
• 2.2.2 结果讨论
• 2.3 Lipozyme 435 催化高酸价米糠油制备甘一酯
• 2.3.1 无溶剂条件下 Lipozyme 435 催化下制备甘一酯方法
• 2.3.2 单因素实验
• 2.3.3 正交实验
• 2.4 Lipozyme TL IM 催化高酸价米糠油制备甘一酯
• 2.4.1 无溶剂条件下 Lipozyme TL IM 催化下制备甘一酯方法
• 2.4.2 单因素实验
• 2.4.3 正交实验
• 2.5 双酶体系联合催化高酸价米糠油制备甘一酯
• 2.5.1 无溶剂条件下混合酶法制备甘一酯方法
• 2.5.2 单因素实验
• 2.5.3 正交实验
• 2.6 反应体系的酯化与甘油解反应
• 2.7 本章小结
• 第三章 溶剂体系下酶促高酸价米糠油制备甘一酯
• 3.1 实验材料与方法
• 3.1.1 实验材料与试剂
• 3.1.2 主要实验仪器
• 3.1.3 实验方法
• 3.2 结果讨论
• 3.2.1 溶剂的选择对产物得率的影响
• 3.2.2 单因素实验
• 3.2.3 正交实验
• 3.3 甘一酯的分子蒸馏条件及纯度分析
• 3.4 脂肪酶 Lipozyme 435 的重复利用
• 3.5 本章小结
• 第四章 溶剂体系下酶促甘一酯制备甘二酯油脂
• 4.1 实验材料与方法
• 4.1.1 实验材料与试剂
• 4.1.2 主要实验仪器
• 4.1.3 实验方法
• 4.2 结果讨论
• 4.2.1 溶剂体系对产物组成变化的影响
• 4.2.2. 反应时间对产物组成变化的影响
• 4.2.3 甘一酯/溶剂比对产物组成变化的影响
• 4.2.4 反应温度对产物组成变化的影响
• 4.2.5 加酶量对产物组成变化的影响
• 4.3 响应面法对实验的优化
• 4.3.1 模型的建立
• 4.3.2 因素对响应值的影响
• 4.3.3 模型的验证及响应因素水平的优化
• 4.4 酶促甘一酯制备甘二酯的最佳条件的 TLC-FID 图谱分析
• 4.5 甘二酯的分子蒸馏条件及纯度分析
• 4.6 酸败仪测量样品氧化稳定性的变化
• 4.7 本章小结
• 第五章 甘一酯的非等温结晶动力学研究
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 原料
• 5.1.2 主要实验仪器和设备
• 5.1.3 测试方法及条件
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 非等温条件甘一酯的结晶行为
• 5.2.2 甘一酯的非等温结晶活化能
• 5.2.3 甘一酯的相对结晶度与温度、时间的关系
• 5.2.4 甘一酯的非等温结晶动力学
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历